CN102586891B - 一种内衬复合式耐高温坩埚 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温坩埚，具体是一种可重复使用的内衬复合式耐高温钼坩埚。所述坩埚包含钼坩埚和坩埚内衬，坩埚内衬紧密套接于钼坩埚内，该坩埚内衬的底部开有籽晶容纳孔。能实现坩埚的循环使用，大大降低了蓝宝石晶体的生产成本，有利于节能减排，也可用于大尺寸高重量的蓝宝石晶体的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温坩埚，具体是一种可重复使用的内衬复合式耐高温钼坩埚。
背景技术
蓝宝石晶体由于具有高强度、高硬度，耐高温、耐磨擦、化学稳定性好等一系列优良的综合物化性能，是GaN基LED外延生长的商业化衬底材料，占市场95%，是半导体照明技术和产业的基础材料。
蓝宝石晶体的熔点高达2050℃,生长极其困难，直径200mm以上的蓝宝石晶体主要有泡生法和热交换法，热交换法是目前世界上稳定生长最大尺寸和最高光学质量的蓝宝石晶体的唯一方法。但是热交换法中采用的耐高温钼坩埚制造成本非常昂贵，加工难度极大，世界上目前只有两家公司能够生产出质量可靠的坩埚。目前在热交换法设备上所使用的耐高温钼坩埚是采用旋压法制备而成的，该方法是通过旋轮作进给运动，加压于随芯模沿同一轴线旋转的高纯度钼板上，使其产生连续局部塑性成形，成为所需要的空心回转件的成形方法，该方法制备的坩埚主要缺陷是：破裂、皱折、局部变形、压痕等。同时，现有钼坩埚制备技术在制备高度大于500mm以上的大型坩埚时遇到了极大地技术挑战，直接限制了大尺寸高重量的蓝宝石晶体的生产。现有钼坩埚的制作方法主要有两种，粉末冶金热压成形和钼板焊接法。用粉末冶金热压成形法制作钼坩埚，所形成的钼坩埚壁较厚，整体笨重，不易搬动；制造大型钼坩埚时，难以获得致密度高的坩埚；高度比较高的钼坩埚容易变形。而采用钼板焊接制作钼坩埚，其锅底采用冷压技术制作，由于钼材料属于硬脆材料，在低温下延展性不好，所以加工成的钼坩埚尺寸较小，不能满足大尺寸蓝宝石晶体生长的需要。此外焊接法制造坩埚时容易因为虚焊而产生锅漏。
而现有热交换法由于钼坩埚为一次性使用，造成蓝宝石晶体生产成本的上升，不利于节能减排。因为热交换法生长蓝宝石时，部分凝固的原料会与钼坩埚粘连在一起，而坩埚所使用的钼材料有硬脆的特性，无法在不损伤坩埚的情况下将晶锭从坩埚中取出，同时也难以清洁坩埚以便继续使用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种内衬复合式耐高温坩埚，能实现坩埚的循环使用，大大降低了蓝宝石晶体的生产成本，有利于节能减排，也可用于大尺寸高重量的蓝宝石晶体的生产。
本发明的技术路线是：
一种内衬复合式耐高温坩埚，其特征在于所述坩埚包含钼坩埚和坩埚内衬，坩埚内衬紧密套接于钼坩埚内，该坩埚内衬的底部开有籽晶容纳孔。
所述坩埚内衬的侧壁高度与钼坩埚平齐。
所述坩埚内衬的侧壁高度高于钼坩埚。
所述坩埚内衬由板材弯折形成。 所述坩埚内衬由同心环形锅底和板材弯折而成的筒壁组成，锅底和筒壁焊接固定。
本发明由于使用了复合式坩埚内衬，一举解决了钼坩埚一次性使用造成的蓝宝石晶体制造成本过高的技术问题，所用的坩埚内衬由钼板材弯折而成，可通过铆钉、焊接或两者结合的方式固定。
由于坩埚内衬与热源不是直接接触，而是通过钼坩埚间接换热，因此，锅底与筒壁间的焊接部分不会由于过热而脱底。还可在筒壁外侧设置加强筋，以加强连接部分的强度。
坩埚内衬的上部仅用于盛放氧化铝原料，当原料在高温2050℃时融化后由于体积的收缩而不接触高温熔体，在结晶过程中起到后加热器的作用，因此，坩埚内衬与钼坩埚的高度比例关系可根据实际需要来确定。
附图说明
图1为本发明内衬复合式耐高温坩埚结构示意图。
图2为本发明内衬复合式耐高温坩埚结构展开示意图。
图3为本发明高内衬复合式耐高温坩埚结构示意图。
图4为本发明筒壁结构示意图。
其中，钼坩埚1，坩埚内衬2，坩埚内衬3，铆钉4，锅底20，筒壁21。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的描述。
实施例一
如图1、图2和图4所示，内衬复合式耐高温坩埚包含钼坩埚1和坩埚内衬2，坩埚内衬2紧密套接于钼坩埚1内，侧壁高度与钼坩埚平齐。坩埚内衬2由圆环形锅底20和由钼板材弯折成的筒壁21组成，其中锅底20和筒壁21通过焊接固定，筒壁21通过钼板材弯折后铆钉4固定或焊接固定。
实施例二
如图2、图3和图4所示，与实施例一不同的是坩埚内衬2的侧壁高度大于钼坩埚1的侧壁高度。
本发明不仅仅局限于上述实施例，凡是包含坩埚内衬的耐高温坩埚皆应认为落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种内衬复合式耐高温坩埚，其特征在于所述坩埚包含钼坩埚和坩埚内衬，坩埚内衬紧密套接于钼坩埚内，该坩埚内衬的底部开有籽晶容纳孔；所述坩埚内衬的侧壁高度高于钼坩埚；所述坩埚内衬由板材弯折形成；所述坩埚内衬由同心环形锅底和板材弯折而成的筒壁组成，锅底和筒壁焊接固定。
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